受限区域门式起重机安装施工技术分析

受限区域门式起重机安装施工技术分析

吴瑶 

中铁四局集团钢结构建筑有限公司   230031

摘要：受限区域的场地限制，大吨位箱体式起重机安装时无处固定缆风绳，存在倾倒倾覆等安全隐患。综合中国中铁四局钢结构建筑有限公司制造分公司现场实际情况及人为因素，制定至上往下的安装方案，为现场技术人员提供参考。

关键词：受限区域，门式起重机，无固定缆风绳安装。

1工程概况

1.1项目概况

中铁四局钢结构建筑有限公司制造分公司100t*33m门式起重机，为双主梁、大T位、小跨度门式起重机。该机主要由门架结构、起升小车、大车运行机构、电气设备等组成。其中门架结构主要由双主梁、箱型刚性腿、箱型柔性腿和行走机构四大部分组成。主梁结构通过螺栓与刚性腿、柔性腿连接。司机室固定在刚性腿内侧。小车轨道在主梁上平面，行走轨道。在厂内轻钢车间与网架车间之间长166m、宽37m区域内安装二台起重量为100/20T、跨度33米、起升高度12.5米、整机自重约150t的箱体式门式起重机，用于大型钢构件翻身、大型成品构件存储、箱式和桁架式桥梁的预拼装。

1.2门式起重机概况

100t门式起重机跨度为33m，起升高度为12.5m，最大额定起重量为100t/20t，起重机自重为149.848t，最大轮压为332KN。门式起重机构件参数见表1，图1。

表1  单台100t门式起重机构件参数表

图1 100t门式起重机（单位：mm）

1.3  施工平面图

下图黄色区域为新增两台100T龙门吊的安装区域，位于网架车间东侧与轻钢车间西侧，该区域北侧有高4.5米高气体管道桥架，南侧为厂区车辆行走道路。

图2 龙门吊安装位置平面图

2.风险源分析及预防措施

100T龙门吊安装过程中风险源较多。各工序风险因素及防范措施见表3：

表2 各工序风险因素及防范措施

3.工程重难点分析

（1）门式起重机构件具有T位、安装高度较大等特点，合理选择吊车型号、吊车站位及吊装工艺参数，保证施工安全为本工程的重难点；

（2）门式起重机构件安装时，高处紧固作业较多，如何保证高空作业安全是本工程的重点。

（3）门式起重机支腿吊装锚固，未形成稳定体系时，如何保证整体的稳定性是本工程的重点。

（4）门式起重机安装场地受限，无法使用缆风绳。如何防止起重机倾覆是本工程的重中之重。

3.1工程重难点解决措施

（1）根据门式起重机构件参数，进行工况分析。结合实地场地情况，占用南侧车辆运输通道作为吊车站位区域制定吊装方案，确定吊装设备，保证安全。

（2）施工前对相关人员进行方案交底和安全培训、高空作业设置相应的防护，并且要保证作业平台稳固牢靠，保证人员在高空作业时的生命安全。

（3）因场地狭小，龙门吊安装区域距离两侧建筑物只有2m的间距，建筑物窗户底边高1.1m，无法且不具备地面缆风绳的安装条件。无法采取通用的利用缆风绳稳固自下而上的安装方案。通过与制造厂商、技术人员实地测算确定利用汽车起重机自上而下的吊装方案切实可行，先连接后紧固的方式进行支腿固定，最后利用三角稳定性进行地面焊接稳固连接地面行走轮。

（4）提前观察天气预报，安排专人对天气进行实时关注，五级及以上大风、雷雨、视线200m以下大雾天气、夜间均不得进行吊装作业。

3.2工况分析及汽车吊选型

根据场地布置及龙门吊构件参数，充分考虑吊装的实际高度以及组装100 t门式起重机的构件实际重量，结合现场的一些重要因素，包括但不限于实际情况、施工周期、施工安全这些因素。进行工况分析，确定汽车起重机型号规格。根据100t龙门吊安装最不利工况分析，选用型号为6×37，直径Φ28mm的钢丝绳，卡环选用20T的大T位D形索具卡环。

表3100t龙门吊吊装工况分析表

4.施工准备

4.1现场准备

100T门机安装前，对现场情况进行摸底，备齐整个作业过程中所需材料、工具；同时，合理选择吊车类型，并布置好停放位置；根据现场规划，确定100t龙门吊安装区域。东侧道路中心线向西至网架车间A轴东墙范围为拼装安全施工警戒范围，拉设警戒线禁止通行并设置各类施工警示标志。

4.3施工场地准备

现场拼装区域地面均采用C30混凝土硬化，龙门吊基础浇筑完成，截面尺寸为1*0.8m，龙门吊基础每60m设置一道沉降缝，龙门吊轨道采用P80轨。

4.5吊装前验收

（1）应对吊装机械及特种作业人员进行检测并报审；

（2）应准备好充分的应急物资；

（3）应设置吊装警戒区域；

4.6轨道验收

（1） 轨道钢轨正面、侧面的不平度不应大于1/1500，全长范围内不应大于2mm。

（2）钢轨的两端应平直，其倾斜度值不应大于1mm。

（3）轨道安装的允许偏差：

①轨道实际中心线对轨道设计中心线的位置偏移允许偏差为3mm。

②轨距允许偏差△S=±7mm。

③轨道纵向不平度应不大于1/1500，且全行程不超过10mm。

④轨道纵向倾斜度不超过1.2mm，在每根轨道的两端和中间测量。

⑤.同一断面上两轨道的标高相对差不应大于5mm。

（4）轨道接头应符合下列要求：

①接头处的高低差不大于1mm。

②接头处的侧向错位不大于1mm。

③接头处间隙不大于2mm，伸缩缝接头间隙应符合设计要求，其偏差不应大于±1mm。

④两平行轨道接头的位置应错开，其错开距离应不等于起重机的前后车轮的轮距500mm。

⑤两轨道端头应安装终端限位装置和制动挡板防止龙门起重机脱轨事故的发生。

6.门式起重机安装

6.1门式起重机技术参数

表8主要参数

6.2构件进场及卸车

龙门吊机构件分批进场，进场时组织对龙门吊构件的检查，有破损处要修补或更换零部件，掉漆处补刷。采用一台50t汽车吊进行卸车，卸车至指定拼装场区。

6.3 钢丝绳的选型

（1）钢丝绳选用计算公式：

钢丝破断拉力总和=公称抗拉强度（Mpa）×钢丝总断面积（mm2）

钢丝破断拉力=钢丝破断拉力总和×换算系数

钢丝绳安全载重力=钢丝绳破断拉力÷安全载重系数

P=Q/ncosa

P—每根钢丝绳所受的拉力（N）；

Q—起重设备的重力（N）；

n—使用钢丝绳的根数；

a—钢丝绳与铅垂线的夹角。

表9 钢丝绳破断力换算系数

表10 钢丝绳的安全系数

（2）钢丝绳的选用计算

a.主梁及天车吊装钢丝绳选用计算

选用钢丝绳结构为6×37；

换算系数为0.82；

钢丝绳的公称抗拉强度选用1570Mpa；

安全载重系数取8；

采用两台汽车吊抬吊组合后的主梁，两端主梁的重量按36t计算（天车重量为35.5T）。

即安全载重力为45KN。

钢丝绳破断拉力=钢丝绳安全载重力×安全载重系数

=45000N×8

=360000N

钢丝破断拉力总和=钢丝破断拉力÷换算系数

=360000N÷0.82

=439024N

钢丝总断面积（mm2）=钢丝破断拉力总和÷公称抗拉强度（Mpa）

=439024÷1570

=280（mm2）

根据钢丝总断面积查表得：

钢丝绳规格6× 37 的钢丝绳满足钢丝总断面积280mm2，钢丝绳绳径为28mm，丝径为1.3mm（此规格的钢丝绳钢丝总断面积为294.52mm2）满足起吊要求。

6.4 汽车起重机的选型

拟采用由于采用两台额定起重量为130T的汽车吊抬吊重量为62T的主梁。

计算载荷Q1=K1*K2*Q,=62*1.1*1.1≈75T

两台汽车吊抬吊的计算载荷75T，则每台吊装分配的载荷为37.5T，实际工况：作业半径为9--10m，大臂伸长21m。根据130T汽车吊参数性能表得知（见图3），在上述工况下的额定起重量为45.3—50.0T。

45.3—50.0T>37.5T

因此采用两台130T汽车吊满足主梁的抬吊要求。

图3 汽车吊起重性能表

6.5 门式起重机安装

6.5.1 门式起重机安装流程

100t门式起重机构件进场后，先使用1台50t汽车吊安装轮组并采用铁楔吵死固定；轮组安装完成后，使用2台130t汽车吊拼装主梁；最后使用2台130t汽车吊抬主梁就位；主梁安装完成后安装刚性支腿、柔性支腿、增高支腿、跑车及电气控制系统，完成100t门式起重机的安装工作。

图4龙门吊安装施工工艺流程图

6.5.2 汽车吊站位

图5  汽车起重机吊装站位示意图

6.5.3主梁及支腿组装

门式起重机构件进场后采用70t汽车吊进行卸车，组装前按照场地布置图（如图6所示）测量放样出门式起重机安装轴线位置及构件拼装位置，构件拼装时采用枕木抄垫。

图6100t门式起重机拼装场地规划图

6.5.4走行装置安装

100t跨线龙门吊机共4台走行装置，每台重5.3t。采用50t汽车吊安装，走行装置吊装就位后，在前进方向采用楔铁抄死，变速箱使用枕木抄垫，两侧采用∠75×5的角钢支撑固定，角钢一端与走行装置焊接，一端与轨道预埋板进行焊接，确保走行装置稳固可靠，见图7。4个走行装置安装后拉对角线复核安装精度，通过测量放样的定位点复核走行装置安装位置的准确性。

图7 走行装置安装示意图（单位：mm）

6.5.5主梁的吊装

根据场地布置，采用50t汽车起重机将主梁、上横梁、小车导电滑道吊装拼装成整体，拼装完成后主梁长33m、宽4.2m、高2.82m。主梁吊点分别设置在距主梁两侧端部500mm处（见图8、图9、图10）。使用2台130t汽车起重机整体抬吊。在抬吊过程中要注意以下几点：

1）起吊前检查对所有使用的机具，布置、连接、捆扎等进行全面检查，确认无误后方能进行主梁吊装；

2）在钢丝绳与箱梁接触部分安装钢护角，护角一端用铁丝绑扎在钢丝绳上，以防钢丝绳脱落时钢护角掉落砸伤。

3）主梁提升离地10—20cm。静悬空中5—8分钟，查看所有机具确认安全可靠后，方能慢速将主梁提升至预定高度1300cm处；

4）用两台汽车吊起吊主梁，除按3）试吊，还应注意以下方面：a、2台汽车吊必须有一人统一指挥，其他起重设备配合工作；b、在起吊后无论在任何高度，主梁都必须处于两端平衡。

图8  主梁大样图

图9主梁吊装示意图（单位：mm）

图10主梁吊装立面图（单位：mm）

6.5.6支腿的吊装

用130t汽车吊主钩和副钩同时吊装支腿；门式起重机刚性支腿和柔性支腿工作状态是倾斜的，横向起吊后，利用主钩和副钩的收缩调整支腿在空中的状态，最终达到吊装状态倾斜的，近似工作状态。

将支腿吊起后平缓划过主梁顶端，从2根主梁之间缓慢放下，利用滑行法将支腿安置在主梁下端5—10cm处，待基本和主梁基本和支腿连接法兰对位时，缓慢下降主梁，利用支腿缆风绳使两者靠近，安装工人利用登高车靠近支腿上法兰的螺栓孔穿入锥销导向，使支腿相对于主梁法兰螺栓孔对线定位，紧固螺栓。

6.5.7驾驶室安装

驾驶室吊点设置在四角，以防吊装过程中发生变形。起吊过程要注意保持驾驶室水平，不要倾斜。驾驶室的安装位置是咋刚性支腿的主梁下方，汽车吊在侧方利用安装支腿的方法将驾驶室吊装到设计位置进行法兰对位后进行安装固定。

6.5.8 起重天车的吊装

在主梁与两侧支腿连接完成后，将起重天车的卷扬机、天车梁、轮箱、绞座、定滑轮及电气线路等在地面进行安装接线，然后再进行天车的吊装。本台100T龙门吊起重天车重35.5T，吊装前应拆去小车防雨罩，利用钢丝绳进行四角吊装，吊装过程中要保持小车的平稳，放置拴挂不当载荷严重偏心，造成天车损坏、变形。天车吊至一定高度后，利用汽车吊回旋机构，让天车与主梁上天车轨道基本对准后缓慢下降。而后由汽车吊配合安装人员对天车在天车轨道上进行定位。（起重天车见图11）

图11  起重天车及吊钩大样图

6.5.9 电气系统及其他设备安装

门式起重机吊装完成后安装轮组外侧的撞击缓冲器、夹轨器、限位装置、警报器及主副吊钩。电气设备应由专职电工及技术人员进行安装，依据门式起重机设计使用说明及电气原理图进行安装。

6.5.10 安全附件

100t门式起重机支腿总高13.5m，安装主梁时需要人工登高连接主梁与支腿法兰。为便于施工在支腿上设操作平台（可作永久性检修平台），操作平台采用20a槽钢制造成抱箍形式，平台上焊接∠40*40*4mm角钢作为防护立柱，水平方向设置钢筋护栏，见图12。

图12操作平台设计图（单位：mm）

6.5.11安装的注意事项

（1）按拟定的工艺规程进行安装，安装开始前对相关人员进行模拟安装培训；

（2）确定安全的总控人员、执行人员、检查人员，所有人各司其职各尽其责，统一指挥；

（3）提前准备相关物品和辅助设备，现场登高作业人员必须配备安全带、安全帽、手套、防滑鞋，并于作业前进行反复检查，确保符合标准满足安全要求；对讲机声音清晰流畅，不卡顿有杂音；

（4）密切注意安装设备及机具动作情况（特别注意起吊设备，钢丝绳及捆扎接头等以完好牢固固定联接情况等，起吊设备进场前提前收集相关文件，进场后进行现场核验确定起吊设备满足工艺规程要求）；

（5）提前对吊装进行风险评估，制定应对方案并在现场配备应急处置用品和人员。

7 设备试运行

7.1试运转前准备和检查

按图纸尺寸和技术要求检查全机：各紧固件是否牢固，各传动机构是否精确和灵活；金属结构有无变形，钢丝绳绕绳是否正确，绳头捆扎是否牢固。

7.2空载试运转

经过上述检查，全机均已正常后，无卡死现象，便可进行空载试运转。步骤如下：

（1）空载起升小车沿轨道车来回运行三次，此时车轮不应有明显的打滑，车轮应制动平稳可靠。

（2）使空钩上升下降各三次，起升限位应准确。

（3）将起升小车停于主梁端部，使大车沿纵向轨道全长慢速行走三次，以验证轨道。启动和制动时，车轮不应打滑，运行平稳。

（4）小车取物、大车取物的动作试验不少于三次。

7.3负载试运转

空载试运转情况正常后，才允许进行负载试运转。

（1）.静载试运转。起升额定负载，于主梁上往返几次以后，将小车运行到主梁跨中，无冲击地起升额定起重量1.25倍的荷载距地面100mm—200mm，静置10min后，应无失稳现象。卸载后，起重机的金属结构应无任何异常。

（2）动载试运转。静载试运转合格后，方可进行动载试运转。

上述试运转结果良好，可做超负荷1.1倍的试验。卸载后，无任何异常方可使用。

8 结语

门式起重机在安装施工过程中，应当结合实际情况完成安装施工现场布置。本次项目采用上述方式进行门式起重机的安装施工，保障了项目的安全，同时更快捷地完成了任务要求。也在保证质量的时候降低了施工风险，获取了更好的结果，希望本次项目的经验可以给同类设备的安装使用提供参考。

参考文献：

1.《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（住建部令第37号）

2.关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》有关问题的通知（建办质[2018]31号）

3.《建设工程安全生产管理条例》（国务院第393号令）

4.《起重机安全规程》（GB6067-2010）

5.《起重设备安装工程施工及验收规范》（GB50278-2010）

6.《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》（JGJ276-2012）

7.《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》（GB/T5972-2009）

8.《重要用途钢丝绳》（GB8918-2006）

9.《通用门式起重机》（GB/T14406-2011）

10.《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）

11《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）

12《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）